Propagação - O que é afinal?

Colaboração: PY5ABJ - Emireno H. Ornaghi

Bem meus amigos, radioamadores, nós já falamos e rebuscamos sobre um assunto que sempre fascina, quando é abordado.Quando se pensa que o mesmo já está esgotado, há sempre alguém que traz a matéria novamente à tona, e assim voltamos ao mesmo assunto, denominado "PROPAGAÇÃO". E a pergunta, sempre aparece – o que é Propagação? Como ela acontece? Como explorá-la?

Com pesquisas que nós fizemos ao longo dos nossos anos, da Escola do dia a dia e aliada a muitos artigos lidos e vividos, vamos tentar responder a tudo isso, de uma só vez. Uma das coisas mais presentes em radiotransmissão é a bendita "Propagação", fenômeno que dá condições de contatos a longa distancia e que faz a delícia de qualquer Radioamador.

Nos países de língua inglesa, ela é conhecida como "SKIP". Periodicamente ela se "ABRE" ou se "FECHA", fazendo dos DX uma realidade gostosa. Mas, para falar em "Propagação", é preciso que falemos algo sobre as diversas camadas que envolvem o nosso planeta. Essas camadas, em número de quatro, são: A Troposfera – A Estratosfera – A Mesosfera – e A Ionosfera e formam aquilo que é conhecido como atmosfera. Cada uma dessas camadas possui características próprias, que diferenciam umas das outras, assim como vamos colocar:

1º = TROPOSFERA: É a camada mais baixa e está em contato com a superfície da Terra, indo até 16 kms de Altitude. Nela ocorrem todas as tempestades e a maioria dos fenômenos meteorológicos. A temperatura oscila muito e cai à proporção que a altura aumenta. O céu dá a impressão de ser azul, face às partículas de poeira em suspensão, que dispersam a luz do sol que se espalha pelo horizonte.

2º = ESTRATOSFERA: É a camada seguinte, ainda de baixo para cima, e alcança, aproximadamente 30 kms de altura. Nela não há umidade e a temperatura sobe de 2 a 4ºC por quilômetro. Não existem nuvens devido à reduzida quantidade de vapor d’água. O gás ozônio já se faz sentir, enfraquecendo os raios solares ultravioletas que bombardeiam a terra. O ar só se movimenta na horizontal e o vento sopra sempre na mesma direção. Já não há tempestades.

3º = MESOSFERA: É a terceira camada (continuamos subindo…) e alcança os 80 kms. Ao penetrarmos nela, já deixamos para trás 99% do peso da atmosfera. A temperatura, que se esquenta nos primeiros 40 quilômetros, começa a esfriar, logo depois, com grande concentração de ozônio.

4º = IONOSFERA: É a mais alta de todas as camadas e é assim chamada por conter grande quantidade de íons, que são os responsáveis pela reflexão das ondas de rádio, conforme a sua densidade. Alcança até 640 quilômetros de altura e quando está mais espesso, aumentando a reflexão dos sinais, o operador diz que ela está "Aberta". Em contrapartida, quando por uma série de efeitos, a ionosfera está mais rala e é atravessada pelas ondas de rádio, dizemos que ela está "Fechada". Nessas condições, os DX são bastante difíceis, ou mesmo impossíveis. Há, porém dois períodos diários em que essa reflexão é mais fácil, com maior condição de contatos a longa distancia: O amanhecer e o anoitecer, e isto é causado por condições especiais.

A Propagação ao longo desses períodos é intensificada pela Mesosfera, que, conforme já se abordou, está localizada a aproximadamente 80 quilômetros. Essa camada é mais encorpada sempre às primeiras horas do dia, diluindo-se após, para vir a adensar-se, novamente, com o processo de dissipação de calor, ao anoitecer.

Verificando-se os horários em diferentes áreas e anotando-se as partes do Globo que oferecem maiores condições de contato (ao amanhecer e ao crepúsculo), podem se fazer tabelas bem práticas, que nos possibilitam uma série de DX que, de outro modo, seriam impossíveis.

Essa coisa chamada "Propagação" pode ocorrer em dois sentidos: NORTE/SUL e LESTE/OESTE.

O corredor – NORTE/SUL se dá, geralmente, a partir do crepúsculo. Dependendo, todavia, da localização do operador em relação ao equador, o rendimento dessa reflexão pode iniciar-se 3 horas antes ou depois do escurecer.

A segunda variação (Leste/Oeste) resulta de um fenômeno chamado de refração, bastante conhecido daqueles que estudaram Óptica.

Ela acontece quando a onda de Rádio – corre - na Mesosfera, por uma longa distancia, antes de atingir a Ionosfera e ser refletida de volta á Terra.

Há evidentemente, uma combinação muito grande de fatores para uma propagação perfeita, como zona climática em que se situe o operador, época do ano, localização geográfica da estação que transmite e recebe, maiores ou menores tempestades solares, que chegam, no seu ponto máximo, a impedir totalmente as radiocomunicações na terra. O Radioamador deve notar que não afirmamos que a propagação só se dá ao amanhecer e ao entardecer. A nossa amiga –Propagação - Pode estar presente durante todo o dia. Bem, pode-se dizer que apenas naqueles dois horários, as chances são normalmente, maiores e mais propícias aos comunicados.

Bem, agora que já salientamos e trouxemos a baila alguma coisa sobre propagação, aproveite que a hora pode estar ótima, ponha a estação no ar e mãos à obra. Divirta-se.

Propagação - O que é afinal? (2)

Colaboração: PY5ABJ - Emireno H. Ornaghi

Com base em documentação inédita de recém-descobertos arquivos de Guglielmo Marconi, estão sendo desenvolvidos novos e surpreendentes avanços nas Telecomunicações, utilizando meios de propagação até agora inexplorados. Os meios de propagação utilizados para fins de radiocomunicação estão em evolução constante desde o começo da era do Rádio. OS primeiros contatos de Marconi, nos fins do século passado e no inicio deste século, eram as ondas longas, por propagação na superfície da Terra. Na década de 20, descobriu-se a facilidade de propagação de ondas curtas por meio de reflexão ionosférica. Nos fins da década de 50 e no inicio da década de 60, chegou a vez das telecomunicações mediante a repetição por satélites em sua maioria geoestacionários, bem como mediante reflexão de corpos celestes naturais já existentes no Universo. Todos os meios de propagação, até hoje em uso, prolongam o percurso das ondas elemagnéticas, não somente provocando atenuações consideráveis devido às perdas do espaço livre, mas também dificultando medições exatas de sinais horários, devido ao tempo necessário para as ondas elemagnéticas percorrerem distancias considerável. A solução óbvia é de encurtar as distancias a serem percorridas. Na vida cotidiana, a menor distancia entre dois pontos da Terra é o grande círculo que atravessa estes dois pontos, uma vez que nossa mente é condicionada a raciocinar em termos da superfície terrena. Todavia, qualquer ginasiano pode confirmar que o percurso mais curto entre dois pontos é a linha reta. Entre dois paises antípodas, a linha de comunicação mais curta passará perto do centro da Terra. Assim a distancia geodésica de 20.000 km existente entre os mesmos será reduzida pi/2 vezes, ou seja, para aproximadamente 12.730 km, resultando em uma diminuição de 36,3% no percurso mínimo necessário.Antes de entrar em pormenores da tecnologia de comunicações intraterrenas, temos que analisar em detalhes a crosta e o interior de nosso planeta, especialmente no que se refere a seu papel como meio de propagação. Por notável coincidência, isto já havia sido vislumbrado por Guglielmo Marconi, pioneiro das radiocomunicações práticas (em teoria, outros cientistas já haviam determinado as possibilidades das radiações eletromagnéticas no campo das comunicações á distância, mas foram experiências de Marconi que trouxeram a verdadeira solução prática para as teorias desenvolvidas por seus precursores). Pois bem: pesquisas realizadas na cidade Natal de Marconi, Bologna, na Itália localizaram documentos inéditos sobre as possibilidades de comunicações pelo interior da Terra, em linha reta, portanto e utilizando princípios que, embora correlacionados com as chamadas ondas radioelétricas, envolvem outros fenômenos da Física, cujo estudo pelo genial inventor foi interrompido por suas atividades na grande empresa MARCONI que iniciou na Inglaterra e se expandiu pelo mundo inteiro. Estes documentos, recentemente descobertos, foram adquiridos por um consórcio internacional;, que está desenvolvendo a revolucionária tecnologia que o seu originado não pode, em vida, explorar. Como sabemos, a temperatura no interior da terra aumenta com a profundidade. A 2 km e meio abaixo da Superfície, ela já atinge 100 graus centígrados, igual à temperatura de fervura da água( a maioria dos”geisers”origina-se daquela profundidade). Quando alcançamos a profundidade de 50 kms, a temperatura chega entre 1200 graus centígrados e 1800, capaz de derreter as rochas (a maioria dos vulcões existentes na Terra originam-se dessa profundidade(. Conseqüentemente, a partir de 50 km, a massa terrena se encontra, em estado fluido. Apesar de seu estado fluido, ela conserva todas as características de elasticidade de materiais sólidos, em todo o interior de nosso planeta. As observações durante terremotos deixam-nos concluir que a massa fluida interna da Terra se comporta com quase tanta elasticidade quanto uma boa mola de aço. Como é possível isso? Como pode ser um material sólido e fluido ao mesmo tempo? Vamos dar um exemplo mais palpável. Um pedaço de cera de abelha é sólido a curto prazo: ele pode ser quebrado com um martelo em vários pedaços. Deixando-o num copo durante algumas dezenas de anos, mesmo na mesma temperatura ambiente, ele se depositará ao fundo como qualquer liquido.

Do ponto de vista da Física, a cera deve ser considerada líquido, com índice de viscosidade extremamente alto. Ela quebra sob a ação de elevadas forças instantâneas, todavia fluirá sob o efeito de forças muito menor, porém de longa duração.A diferença entre estas substâncias hiperviscosas de aparência sólida, e verdadeiros sólidos, consiste em sua estrutura molecular interna. Nos verdadeiros sólidos, as moléculas formam uma estrutura regular ao passo que no caso dos líquidos hiperviscosos elas são distribuídas em desordem completa. Nas substâncias sólidas, qualquer deslocamento de moléculas provocará forças que tendem a voltar a sua posição original, ao passo que nos líquidos elas deslizam, com movimento limitado apenas pelas forças de fricção entre elas. Se estas forças de fricção estiverem elevadas, um grupo de moléculas somente poderá alterar sua forma muito lentamente.

Assim podemos compreender como as rochas líquidas no interior do nosso planeta reagem como materiais perfeitamente elásticos para forças de variação relativamente rápida, como terremotos, apesar de se encontrarem em estado líquido devido à sua temperatura. Esta qualidade elástica do núcleo da Terra foi aproveitada pelo sistema TRANSGEOCOM (MARCA REGISTRADA PELA Transgeocom Company Ltd. do Japão) para seus projetos destinados a estabelecer contatos diretos entre vários pontos da Terra, sem passar pela superfície. Estes Pontos serão localizados da mesma forma que atualmente as estações Terrenas dos serviços públicos de telecomunicações. O fato de estar a Transgeocom sediada no Japão não é mero acaso: decorrer de condições geológicas peculiares aquele país, especialmente no que tange às atividades vulcânicas e por outro lado, ter como antípoda uma região de condições bem diversas: o Brasil, país virtualmente imune, há milhares de anos, as erupções vulcânicas –ativas- e outros sismos de caráter violento. Embora o sistema pareça ser bem simples a princípio , as dificuldades tecnológicas relacionadas com sua execução são enormes,comparáveis apenas com as que surgiram durante o programa espacial.

Um dos grandes problemas enfrentados foi a escolha de freqüência, devido às exigências técnicas conflitantes.De um lado, a freqüência de transmissão deve ser baixa, devido a atenuação crescente com o aumento da freqüência, mas, por outro lado, deve ser suficientemente alta para assegurar capacidade de transmissão suficiente de informação. Devido ao aumento de temperatura em direção ao centro de nosso planeta (30º cada km), condutores de cobre (com isolação de amianto) só podem ser empregados até uma profundidade de 30 km, uma vez que ali chegamos perto da temperatura de fusão do cobre ( 1083ºC). O condutor, dali em diante, bem como o enrolamento do próprio transdutor, deve ser de tungstênio (temperatura de fusão a 3.350ºC, em pressão atmosféricas) sendo o isolador do transdutor construído de carvão (temperatura de fusão 3.600ºC, na pressão atmosférica de 760 mmHg).

Sendo estes dois últimos materiais os únicos que agüentam a temperatura reinante na profundidade de 50 km e também substancialmente diferentes em seus coeficientes de resistência elétrica (tungstênio 0,055 ohms) todos os dispositivos elétricos em contato com o núcleo fluido devem ser feitos desses materiais. Embora o sistema se encontre em faze de projeto, já se estabeleceu um cronograma para sua implantação. Os primeiros dois poços de 50 km cada, foram concluídos no primeiro dia do 2º trimestre de 1981; 365 dias após, foram terminadas as estações de superfície, bem como o material da linha de transmissão e dos transdutores. Pois dai para frente foram iniciados os testes de transmissão e recepção, via intraterrena. Segundo o Ministério das Comunicações Italiano e Japão, estão se obtendo os maiores sucessão deste novo sistema.Deveremos retornar ao assunto dentro de alguns meses quando, está sendo prometida a divulgação mais minuciosa a respeito, com noticias da evolução de um projeto que está revolucionando tudo o que até agora se tem feito pouco em matéria de Telecomunicações, podendo inclusive afetar as atividades da Intelsat, os Planos de cabos submarinos, os sistemas de comunicações por difusão Troposférica e com uma economias que deverá atingir cifras inimagináveis.